DE2654676A1 - PROCESS FOR IMPROVING THE STRENGTH PROPERTIES OF WIRE OR TAPE-SHAPED MATERIAL - Google Patents
PROCESS FOR IMPROVING THE STRENGTH PROPERTIES OF WIRE OR TAPE-SHAPED MATERIALInfo
- Publication number
- DE2654676A1 DE2654676A1 DE19762654676 DE2654676A DE2654676A1 DE 2654676 A1 DE2654676 A1 DE 2654676A1 DE 19762654676 DE19762654676 DE 19762654676 DE 2654676 A DE2654676 A DE 2654676A DE 2654676 A1 DE2654676 A1 DE 2654676A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- wire
- temperature
- stretching
- deformation
- strength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0205—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/06—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
- C21D8/065—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires of ferrous alloys
Description
PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHARD SCHWANPATENT Attorney DIPL.-ING. GERHARD SCHWAN
8000 MÜNCHEN 83 · ELFENSTRASSE 328000 MUNICH 83 ELFENSTRASSE 32
L-955O-GL-955O-G
UNION CARBIDE CORPORATION 27O Park Avenue, New York, N.Y. 10017, V.St.A.UNION CARBIDE CORPORATION 27O Park Avenue, New York, N.Y. 10017, V.St.A.
Verfahren zum Verbessern der Festigkeitseigenschaften von draht- oder bandförmigem MaterialProcess for improving strength properties of wire or tape material
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern der Festigkeitseigenschaften von draht- oder bandförmig.em Material.The invention relates to a method for improving the strength properties of wire- or ribbon-shaped material.
Die chemische Zusammensetzung von Metallegierungen, auf die das vorliegende Verfahren anwendbar ist, ist bekannt. Zu diesen Legierungen gehören die in "Steel Products Manual: Stainless and Heat Resisting Steels", veröffentlicht von dem American Iron and Steel Institute (AISl), Washington, D.C., 1974, aufgeführten und als austenitisch bezeichneten Legierungen mit der weiteren Voraussetzung, daß diese Legierungen mindestens anfänglich eine Md-Temperatur von nicht höher als ungefähr 1OO°C (d.h. +1OO°C) und eine Ms-Temperatur von nicht höher als -1OO°C haben. So sind vorliegend die AISI-Reihen 2OO und 3OO von Interesse. Andere vorliegend in Betracht kommende Legierungen müssen austenitisch sein und die angegebenen Md- und Ms-Temperaturen haben. Zu diesen Legierungen ge-The chemical composition of metal alloys to which the present method is applicable is known. To this Alloys include those in "Steel Products Manual: Stainless and Heat Resisting Steels" published by the American Iron and Steel Institute (AISl), Washington, D.C., 1974, listed and designated as austenitic alloys with the further prerequisite that these alloys at least initially have an Md temperature not higher than about 100 ° C (i.e. + 100 ° C) and a Ms temperature of not higher than -1OO ° C. So here are the AISI series 2OO and 3OO of interest. Other alloys that come into consideration here must be austenitic and those specified Have Md and Ms temperatures. These alloys
FERNSPRECi R.: 089/6· 039 · KABEL: ELECT RlCPATENT MÜNCHENFERNSPRECi R .: 089/6 039 CABLE: ELECT RlCPATENT MUNICH
709823/0787709823/0787
hören bestimmte mangansubstituierte, nichtrostsichere Legierungen, die Eisen, Mangan, Chrom und Kohlenstoff enthalten, beispielsweise die Legierungen mit den DIN-Bezeichnungen X 40 Mn Cr 18 und X 4O Mn Cr 22, die auf den Seiten 655 und 656 des "Metallic Materials Specification Handbook", veröffentlicht von E & FN Spon Ltd., London 1972, beschrieben sind.hear certain manganese-substituted, rustproof alloys, which contain iron, manganese, chromium and carbon, for example the alloys with the DIN designations X 40 Mn Cr 18 and X 4O Mn Cr 22 on pages 655 and 656 of the "Metallic Materials Specification Handbook" published by E & FN Spon Ltd., London 1972.
Der Begriff "austenitisch" bezieht das kristalline Mikrogefüge der Legierung ein. Als "austenitisch" werden vorliegend Werkstoffe bezeichnet, bei denen mindestens ungefähr 95 Vol.% des Mikrogefüges eine kubisch flächenzentrierte Struktur haben. Bei solchen Legierungen kann man sagen, daß sie sich im wesentlichen in der austenitischen Phase befinden. Die vorliegend interessierenden Metallegierungen befinden sich in der austenitischen Phase bei der Temperatur, bei welcher die Verformung durchgeführt wird, und zwar ungeachtet der zuvor durchgeführten Arbeitsvorgänge oder vorhandenen Temperaturen. Beispielsweise kann ein dem Verformungsvorgang unterzogener Werkstoff.zuvor geglüht oder angelassen worden sein und gleichwohl im wesentlichen austenitisch sein, wenn die Verformung durchgeführt wird.The term "austenitic" refers to the crystalline microstructure of the alloy. In the present case, materials are referred to as "austenitic" if at least approximately 95% by volume of the microstructure have a face-centered cubic structure. Such alloys can be said to be essentially in the austenitic phase. The present Metal alloys of interest are in the austenitic phase at the temperature at which the Deformation is carried out, regardless of the previous performed work processes or existing temperatures. For example, a material subjected to the deformation process may have been annealed or tempered beforehand and yet be substantially austenitic when the deformation is carried out.
Das andere im vorliegenden Zusammenhang auftretende Mikrogefüge ist eine kubisch raumzentrierte Struktur, die als Martensit bezeichnet wird. Sind mindestens ungefähr 95 Vol.% des Gefüges martensitisch, kann vorliegend davon ausgegangen wer-The other microstructure occurring in the present context is a body-centered cubic structure known as martensite. Are at least about 95% by volume of the Martensitic structure, in the present case it can be assumed
709823/0767709823/0767
den, daß die Legierung im wesentlichen in der Martensitpha-Se ist.that the alloy is essentially in the martensite phase Se.
Es versteht sich, daß das Mikrogefüge sowohl eine Austenitphase als auch eine Martensitphase umfassen kann. Die vorliegend im Rahmen des Standes der Technik und hinsichtlich der Erfindung diskutierte Verarbeitung beinhaltet eine Umwandlung mindestens eines Teiles des Austenits in Martensit, wodurch das Mikrogefüge der behandelten Legierung geändert wird.It goes without saying that the microstructure is both an austenite phase as well as a martensite phase. The present Processing discussed in the prior art and with respect to the invention includes conversion at least a portion of the austenite to martensite, thereby changing the microstructure of the alloy being treated will.
Die Md-Temperatur wird als die Temperatur definiert, oberhalb derer unabhängig von der Größe der mechanischen Verformung des Werkstoffes keine martensitische Umwandlung stattfindet. Diese Temperatur kann durch einen einfachen herkömmlichen Zugversuch bestimmt werden, der bei verschiedenen Temperaturen durchgeführt wird.The Md temperature is defined as the temperature above which regardless of the magnitude of the mechanical deformation of the material no martensitic transformation takes place. This temperature can be achieved by a simple conventional Tensile test can be determined, which is carried out at different temperatures.
Die Ms-Temperatur wird als die Temperatur definiert, bei der eine martensitische Umwandlung spontan, d. h. ohne mechanische Verformung, einzutreten beginnt. Die Ms-Temperatur kann gleichfalls durch konventionelle Versuche bestimmt werden.The Ms temperature is defined as the temperature at which a martensitic transformation spontaneously, d. H. without mechanical deformation, begins to occur. The Ms temperature can can also be determined by conventional experiments.
Einige Beispiele für die Md-Temperatur sind:Some examples of the Md temperature are:
709823/0767709823/0767
toto
301 43301 43
302 13 304 15 3O4L 18302 13 304 15 3O4L 18
Die Stähle 301, 3O2, 304 und 3O4L haben Ms-Temperaturen von unterhalb -196°C.The steels 301, 3O2, 304 and 3O4L have brass temperatures of below -196 ° C.
Bei der genannten Verformung handelt es sich um eine mechanische Verformung. Sie findet in dem Bereich der plastischen Verformung statt, der auf den Bereich der elastischen Verformung folgt. Die Verformung wird dadurch verursacht, daß der Werkstoff über seine Elastizitätsgrenze hinausgehend ausreichend beansprucht wird, um die Form des gesamten Werkstückes oder eines Teiles desselben zu ändern.The deformation mentioned is a mechanical deformation. It takes place in the field of plastic Deformation takes place, which follows the area of elastic deformation. The deformation is caused by that the material is sufficiently stressed beyond its elastic limit to the shape of the entire To change workpiece or part of it.
Die vorliegend erörterten Werkstoffe haben Draht- oder Bandform; sie werden auf konventionelle Weise hergestellt und gehandhabt, soweit vorliegend keine abweichenden Angaben gemacht sind.The materials discussed herein are in wire or ribbon form; they are made in a conventional manner and handled unless otherwise stated.
Zu den physikalischen Eigenschaften, auf die es im vorliegenden Zusammenhang ankommt, gehören die Zugfestigkeit, die Torsionsstreckgrenze und die Formänderungsfähigkeit.As for the physical properties on which it is present In connection with this, the tensile strength, the torsional yield strength and the deformability are important.
709823/0767709823/0767
76546767654676
ofof
Die Zugfestigkeitseigenschaften können leicht durch einen einfachen einachsigen Zugversuch entsprechend ASTM-Norm, Verfahren E-8 bestimmt werden. Dieses Verfahren ist im Teil 10 des 1975 Annual Book of ASTM Standards, veröffentlicht durch die American Society for Testing Materials, Philadelphia, Pa., beschrieben. Die Zugfestigkeit stellt die maximale Zugbeanspruchung dar, welcher der Werkstoff ausgesetzt werden kann. Die Zugfestigkeit ist das Verhältnis zwischen der Höchstlast eines bis zum Reißen durchgeführten Zugversuchs und der ursprünglichen Querschnittsfläche der Probe.The tensile strength properties can easily be changed by a simple uniaxial tensile test according to ASTM standard, procedure E-8 can be determined. This procedure is in Part 10 of the 1975 Annual Book of ASTM Standards, published by the American Society for Testing Materials, Philadelphia, Pa., described. The tensile strength represents the maximum tensile stress which the material can be exposed to. The tensile strength is the ratio between the maximum load a tensile test carried out to break and the original cross-sectional area of the sample.
Die Torsionsstreckgrenze, beispielsweise von Draht, kann dadurch bestimmt werden, daß ein Drahtstück von endlicher Länge über zunehmende Winkel verdreht und beobachtet wird, wann eine erste Torsionsdauerverformung auftritt. Als 2 %-Torsionsstreckgrenze wird die Schubbeanspruchung definiert, die an der Drahtoberfläche auftritt, wenn der Draht um einen Winkel verdreht wird, der ausreicht, um eine dauerhafte Winkelversetzung von 2 % zu verursachen. Eine entsprechende Definition gilt für eine 5 %-Torsionsstreckgrenze.The torsional yield strength, for example of wire, can be determined by using a piece of wire of finite length It is twisted over increasing angles and it is observed when a first torsional permanent deformation occurs. As a 2% torsional yield strength defines the shear stress that occurs on the wire surface when the wire is bent at an angle is twisted, which is sufficient to cause a permanent angular displacement of 2%. A corresponding definition applies to a 5% torsional yield strength.
Ein herkömmlicher Formänderungsfähigkeitsversuch für bei der Federherstellung verwendeten Draht besteht darin, daß der Draht um einen Dorn gewickelt wird, dessen Durchmesser gleich dem Drahtdurchmesser ist. Der Draht hat den Versuch bestanden, wenn er -während dieses Versuchs nicht reißt. Es versteht sich, daß bei einem solchen Wickelversuch die /vr-:>aut desA common formability test for wire used in spring manufacture is to wrap the wire around a mandrel the diameter of which is equal to the diameter of the wire. The wire has passed the test if it does not break during this test. It goes without saying that in such a winding attempt the / v r -:> aut des
709823/0767709823/0767
- r- - r-
Drahtes die größte plastische Verformung erfährt und infolgedessen die größte Duktilität erfordert. Ein typisches Erfordernis für die Formänderungsfähigkeit von Bandmaterial besteht darin, daß das Material einen 9O°-Biegeversuch um einen Radius gleich der dreifachen Banddicke aushält, ohne daß es zum Bruch kommt.Wire undergoes the greatest plastic deformation and as a result requires the greatest ductility. A typical requirement for the ductility of strip material is that the material is a 90 ° bending test withstands a radius equal to three times the thickness of the strip without breaking.
Praktisch der gesamte im Handel verfügbare Draht von hoher Festigkeit wird derzeit im Drahtziehverfahren hergestellt. Die Ausgangsstoffe, aus denen der Draht gezogen wird, sind schlanke Stäbe oder Stangen, die im allgemeinen als Drahtknüppel bezeichnet und aus Stahlblöcken auf den gewünschten Durchmesser warmgewalzt werden. Die Querschnittsfläche des stabförmigen Ausgangsmaterials wird in einer Reihe von aufeinanderfolgenden Ziehvorgängen auf die gewünschte Endgröße des Drahtes reduziert, wobei jeder der Arbeitsvorgänge darin besteht, daß der Draht durch ein Ziehwerkzeug (Ziehstein oder Ziehring) hindurchgezogen wird, das eine fortschreitend kleinere Querschnittsöffnung hat. Bei jedem Ziehvorgang wird die Querschnittsfläche des Drahtes um ungefähr · 20 % herabgesetzt. Da bei der Fertigung von Draht hoher Festigkeit ein erhebliches Maß an Verfestigung erforderlich ist, ist eine große Anzahl von Ziehvorgängen nicht für die Querschnittsverminderung, jedoch für die Metallverfestigung notwendig. Im allgemeinen wird daher ein geglühter Rohdraht gewählt, der gegenüber der Querschnittsfläche des Fertigdrahtes ein erhebliches Übermaß hat, so daß eine Flächen-Virtually all high strength wire commercially available is currently made by wire drawing. The starting materials from which the wire is drawn are slender rods or rods, commonly referred to as wire billets, which are hot-rolled from billets of steel to the desired diameter. The cross-sectional area of the rod-shaped starting material is reduced to the desired final size of the wire in a series of successive drawing operations, each of the operations consisting in that the wire is drawn through a drawing tool (drawing die or drawing ring) which has a progressively smaller cross-sectional opening. Each time the wire is drawn, the cross-sectional area of the wire is reduced by approximately 20%. Since a significant amount of solidification is required in the manufacture of high strength wire, a large number of drawing operations are not necessary for the reduction in area but are necessary for the metal strengthening. In general, therefore, an annealed raw wire is selected which has a considerable oversize compared to the cross-sectional area of the finished wire, so that an areal
709823/0767709823/0767
reduktion vorgenommen werden kann, die der gewünschten Verfestigung des Metalls während des Ziehens entspricht. Bei Draht hoher Festigkeit, wie er von Federherstellern benutzt wird, liegt die Gesamt reduktion der Querschnittsfläche des geglühten Ausgangsmaterials im allgemeinen zwischen ungefähr 75 und 90 %. Reduction can be made, which corresponds to the desired solidification of the metal during the drawing. For high strength wire such as that used by spring manufacturers, the overall reduction in cross-sectional area of the annealed starting material is generally between about 75 and 90 percent.
Die unerwünschten Wirkungen, die das Ziehen auf die mechanischen Eigenschaften des erhaltenen Drahtes hat; sind bekannt. Der mit dem Ziehen verbundene Hauptnachteil ist die große Reibungskraft, die zwischen der Wand des Ziehwerkzeuges und dem bearbeiteten Metall erzeugt wird, während der Draht zwangsweise durch die enge Öffnung des Ziehwerkzeuges hindurchgezogen wird. Dies führt zu einer bevorzugten Verfestigung des äußeren Teiles (oder der Haut) des Drahtes gegenüber dem Innenkern, so daß das Fertigprodukt nicht gleichförmig verfestigt ist. Der gezogene Draht hat daher eine hochverfestigte Haut und einen Kern, der eine wesentlich geringere Verfestigung erfahren hat. Das Maß, in dem Draht durch Ziehen verfestigt werden kann, ist durch die Zugfestigkeit begrenzt, bei welcher der Haut- oder Oberflächenteil des Drahtes reißt oder bricht.The undesirable effects that pulling on the mechanical Has properties of the wire obtained; are known. The main disadvantage associated with pulling is that large frictional force between the wall of the drawing tool and the metal being worked during the Wire is forcibly pulled through the narrow opening of the drawing tool. This leads to preferential solidification the outer part (or skin) of the wire opposite the inner core, so that the finished product is not uniform is solidified. The drawn wire therefore has a highly strengthened skin and a core which is an essential has experienced less solidification. The extent to which wire can be strengthened by pulling is by tensile strength limited at which the skin or surface part of the Wire breaks or breaks.
Die brauchbare Zugfestigkeit von Draht hoher Festigkeit, wie er von Federherstellern verwendet wird, ist ferner dadurch begrenzt, daß eine adäquate Verformungsfähigkeit vorhanden sein muß. Beispielsweise wird von Draht mit einem Durchmes-The useful tensile strength of high strength wire such as it is used by spring manufacturers is further limited by having adequate deformability have to be. For example, wire with a diameter
70982 3/076770982 3/0767
ser von weniger als 6,35 mm erwartet, daß er ohne zu brechen um einen Dorn gewickelt werden kann, dessen Durchmesser gleich dem Drahtdurchmesser ist. Bei einem derartigen Wickelversuch erfahren die außenliegenden Fasern des Drahtes die größte plastische Verformung; sie erfordern daher die größte Duktilität. Die Vorzugsverfestigung der Außenschicht des Drahtes während des Ziehens vermindert aber das Formänderungsvermögen des Drahtes beträchtlich, weil der Werkstoff in den Außenschichten auf Grund des Kaltziehens spröder und weniger duktil als der weiter innen liegende Werkstoff wird.ser less than 6.35 mm is expected to be without breaking can be wound around a mandrel, the diameter of which is equal to the wire diameter. With such a During the winding test, the outer fibers of the wire experience the greatest plastic deformation; therefore they require the greatest ductility. The preferential consolidation of the outer layer of the wire during drawing, however, reduces the deformability of the wire considerably because of the The material in the outer layers is more brittle and less ductile than the one further inside due to cold drawing Material becomes.
Bekanntlich hängen diese unerwünschten Einflüsse des Ziehvorganges auf die Eigenschaften des Drahts von dem Drahtdurchmesser ab; dünnere Querschnitte können stärker als dikkere Querschnitte kaltgezogen werden, bevor die Haut reißt.It is well known that these undesirable influences depend on the drawing process on the properties of the wire on the wire diameter; thinner cross-sections can be stronger than thicker ones Cross sections are cold drawn before the skin tears.
Die vorstehend erläuterten Verhältnisse spiegeln sich beispielsweise in der Tatsache, daß handelsüblicher rostfreier Stahldraht hoher Festigkeit vom Typ 302, der für Federn am häufigsten benutzte rostfreie Draht, mit einer Zugfestigkeit von 22OO N/mm für einen Draht mit O,25 mm Durchmesser erhältlich ist, während bei einem Drahtdurchmesser von 6,35 mm die Zugfestigkeit ungefähr 1200 N/mm beträgt. Das Ausmaß, in dem ein Draht durch Ziehen verfestigt werden kann, ist also durch die Zugfastigkeit begrenzt, bei welcher die außenliegende Werkstoffschicht reißt oder bricht. Infolgedessen sindThe relationships explained above are reflected, for example in the fact that commercially available high strength stainless steel wire of the type 302 used for springs on the Most commonly used stainless wire, available with a tensile strength of 22OO N / mm for a wire with a diameter of 0.25 mm is, while with a wire diameter of 6.35 mm the tensile strength is approximately 1200 N / mm. The extent in which a wire can be solidified by pulling, is therefore limited by the tensile fastness at which the outer Layer of material tears or breaks. As a result, are
709823/0767709823/0767
die konventionellen Ziehverfahren sehr wenig wirkungsvoll, was die Verfestigung von Draht mit verhältnismäßig großem Durchmesser anbelangt.the conventional drawing process is very ineffective, as regards the consolidation of wire with a relatively large diameter.
Ähnliche Probleme ergeben sich bei der Herstellung von Stahlband mit hoher Festigkeit. Derartiges Bandmaterial wird im allgemeinen durch Walzen gefertigt. Die durch das Walzen bewirkten WerkstoffVerfestigungseffekte breiten sich von der Grenzfläche zwischen dem Werkstoff und den Walzen derart in den Werkstoff hinein aus, daß der überwiegende Teil des Festigkeitszuwachses, der auf Kaltwalzen zurückzuführen ist, in dem außenliegenden Werkstoffbereich des Bandes konzentriert wird und nur in geringerem Umfang in den innenliegenden Bandbereichen auftritt. Die unerwünschten Einflüsse, die das Ziehen auf die mechanischen Eigenschaften von Draht hat, treten infolgedessen auch beim Walzen von Bandmaterial auf. Insbesondere ist das Ausmaß, in dem Bandmaterial durch Walzen verfestigt werden kann und noch eine ausreichende Verformungsfähigkeit hat, um beispielsweise Federn herzustellen, durch die Zugfestigkeit begrenzt, bei welcher der Hautabschnitt des Bandmaterials während des Formens der Federn reißt oder bricht. Die bevorzugte Verfestigung der Oberfläche des Bandmaterials während des Walzens begrenzt daher die nutzbare Zugfestigkeit des gewalzten Bandmaterials; für ein vorgegebenes Formänderungsvermögen, das beispielsweise in einem Biegeversuch ermittelt wird; nimmt die nutzbare Zugfestigkeit mit steigender Dicke des Bandmaterials ab.Similar problems arise in the manufacture of steel strip with high strength. Such strip material is generally manufactured by rolling. The ones caused by the rolling Material hardening effects spread from the Interface between the material and the rollers into the material in such a way that the predominant part of the increase in strength, which can be traced back to cold rolling, concentrated in the outer material area of the strip is and only to a lesser extent in the interior Band areas occurs. The undesirable influences that drawing has on the mechanical properties of wire, consequently also occur when rolling strip material. In particular, the extent to which the strip material can be solidified by rolling and still has sufficient deformability has, for example, to produce feathers, limited by the tensile strength at which the skin portion of the strip material tears or breaks during the formation of the springs. The preferred consolidation of the surface of the strip material during rolling therefore limits the useful tensile strength of the rolled strip material; for a predetermined deformation capacity, which is determined, for example, in a bending test; takes the usable tensile strength with increasing thickness of the strip material.
709823/0767709823/0767
Es wurde gefunden, daß das Ziehen von Draht oder das Walzen von Bandmaterial aus den obengenannten Legierungen bei Tieftemperaturen, bei denen der austenitische Werkstoff teilweise in die Martensitphase umgewandelt wird, die Zugfestigkeit des Draht- oder Bandmaterials verbessert, ohne daß große Durchmesser- oder Dickenminderungen notwendig sind. Das Ziehen bei Tieftemperaturen ist zwar grundsätzlich attraktiv, was die Verfestigung der Legierungen anbelangt; es ist jedoch mit wesentlichen praktischen Einschränkungen behaftet, die verhindert haben, daß ein derartiges Verfahren wirtschaftliche Bedeutung erlangt hat. Eine Beschränkung liegt darin, daß keine Schmiermittel zur Verfügung stehen, welche die Reibung zwischen dem Draht und der Wand des Ziehwerkzeuges bei Tieftemperaturen wirkungsvoll vermindern können, so daß ein Draht mit der glatten und fehlerfreien Oberflächenbeschaffenheit hergestellt werden kann, wie sie für Federn von wesentlicher Bedeutung ist. Oberflächenunregelmaßigkeiten, wie Kerben und Risse, die auf eine unzureichende Schmierung zurückzuführen sind, suchen beispielsweise die Dauerfestigkeit von Federn herabzusetzen.It has been found that drawing wire or rolling of strip material made of the above-mentioned alloys at low temperatures, at which the austenitic material is partially is converted into the martensite phase, the tensile strength of the wire or strip material is improved without the need for large reductions in diameter or thickness. The pulling at low temperatures is generally attractive, as regards the strengthening of the alloys; however, it has significant practical limitations who have prevented such a process from attaining economic importance. One limitation is that no lubricants are available to reduce the friction between the wire and the wall of the drawing tool Can reduce low temperatures effectively, so that a wire with the smooth and flawless surface properties can be made as it is essential for springs. Surface irregularities, such as Notches and cracks that can be traced back to insufficient lubrication, for example, look for fatigue strength of feathers to lower.
Außerdem ist das mit allen Drahtzieh- und Bandwalzvorgängen verbundene Problem, nämlich die bevorzugte Verfestigung des außenliegenden Bereiches des Drahtes oder Bandes gegenüber dem Kern, bei Tieftemperaturen noch ausgeprägter. Infolgedessen wird die weit überwiegende Menge des kommerziell hergestellten Draht- und Bandmaterials hoher Festigkeit beiIn addition, the problem associated with all wire drawing and strip rolling operations is the preferential consolidation of the outer area of the wire or tape opposite the core, even more pronounced at low temperatures. Consequently is the vast majority of commercially produced wire and strip material with high strength
709823/0767709823/0767
Raumtemperatur gezogen bzw. gewalzt.Room temperature drawn or rolled.
Außerdem ist es erwünscht, daß bei einem für Federanwendungen benutzten Draht die Torsionsstreckgrenze möglichst hoch mit Bezug auf die Zugfestigkeit des Drahtes ist. Es zeigte sich jedoch, daß bei konventionell gezogenem Draht aus rostfreiem Stahl AISI 3O2 das Verhältnis zwischen der 2 %-Torsionsstreckgrenze und der Zugfestigkeit im Bereich von 0,3 bis 0,4 liegt, was als niedrig anzusprechen ist. Ein ähnliches Problem tritt beim Biegen von Bandmaterial auf; es wird als obere proportionale Biegegrenze bezeichnet.It is also desirable that one be for spring applications used wire, the torsional yield strength is as high as possible in relation to the tensile strength of the wire. It showed However, in the case of conventionally drawn wire made of stainless steel AISI 3O2, the ratio between the 2% torsional yield strength and the tensile strength is in the range from 0.3 to 0.4, which is to be addressed as low. A similar Problem occurs when bending strip material; it will referred to as the upper proportional bending limit.
Um die starke Steigerung der Zugfestigkeit nutzen zu können, die sich bei kryogenen Temperaturen erzielen läßt, müssen also drei Probleme gelöst werden: (1) Schmierung bei Tieftemperaturen; (2) Erzielung von hohen Zugfestigkeiten unabhängig vom Drahtdurchmesser oder von der Banddicke, so daß Drähte von verhältnismäßig großem Durchmesser oder dickes Bandmaterial bei diesen Tieftemperaturen verarbeitet werden können, insbesondere Drähte mit einem Durchmesser und Bandmaterial mit einer Dicke von mehr als ungefähr 0,5 mm, sowie (3) Verbesserung der Torsionsstreckgrenze gegenüber den derzeit bei Drähten verfügbaren Werten, wenn beispielsweise das Material für Schraubenzug- oder -druckfedern benutzt werden soll, weil in diesem Fall die Beanspruchungen Torsionsbeanspruchungen sind und die höchsten Spannungen in Form von Schubbeanspruchungen an der Werkstückoberfläche auftreten,In order to be able to use the strong increase in tensile strength, that can be achieved at cryogenic temperatures, three problems must be solved: (1) lubrication at cryogenic temperatures; (2) Achievement of high tensile strengths regardless of the wire diameter or the tape thickness, so that Wires of relatively large diameter or thick Strip material can be processed at these low temperatures can, in particular wires with a diameter and strip material with a thickness of more than about 0.5 mm, as well (3) Improvement of the torsional yield strength compared to the values currently available for wires, for example if that Material for tension or compression springs can be used should, because in this case the stresses are torsional stresses and the highest stresses occur in the form of shear stresses on the workpiece surface,
709823/0767709823/0767
oder Verbesserung der oberen proportionalen Biegegrenze des Bandmaterials.or improvement of the upper proportional bending limit of the strip material.
Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Tieftemperatur-Verformungsverfahren zur Herstellung von Draht- oder Bandmaterial zu schaffen, bei dem das Schmierproblem ausgeräumt ist, die Zugfestigkeiten unabhängig vom Drahtdurchmesser und der Banddicke sind sowie die Torsionsstreckgrenze oder Biegegrenze gegenüber den bisher erreichbaren Werten verbessert sind.The invention is accordingly based on the object of a low-temperature deformation process for the production of To create wire or strip material, in which the lubrication problem is eliminated, the tensile strengths regardless of The wire diameter and the strip thickness as well as the torsional yield strength or bending limit are compared to those previously achievable Values are improved.
Das Verfahren zum Verbessern der Festigkeitseigenschaften von draht- oder bandförmigem Material, das im wesentlichen aus einer austenitischen Metallegierung besteht, die aus der Gruppe der rostfreien Stahllegierungen der Reihen AISI 200 und 3OO sowie der Eisen, Mangan, Chrom und Kohlenstoff enthaltenden, nichtrostfreien Stahllegierungen ausgewählt ist, wobei die Legierung eine Md-Temperatur von nicht höher als ungefähr 100 C und eine Ms-Temperatur von nicht höher als ungefähr -100 C hat, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das draht- oder bandförmige Material bei einer Dehnung von mindestens ungefähr 1O % und einer Temperatur von nicht höher als ungefähr -75°C derart gereckt wird, daß das Material eine Martensitphase von mindestens ungefähr 50 Vol.% und eine Austenitphase von mindestens ungefähr 10 Vol.% hat. Bei dem Verfahren nach der Erfindung bleiben die Vorteile einer Verformung bei Tieftemperaturen hinsichtlich der Zugfe-The method for improving the strength properties of wire or strip-shaped material, which consists essentially of an austenitic metal alloy selected from the group of stainless steel alloys of the series AISI 200 and 300 and the stainless steel alloys containing iron, manganese, chromium and carbon , wherein the alloy has an Md temperature of not higher than approximately 100 C and an Ms temperature of not higher than approximately -100 C, is characterized according to the invention in that the wire or ribbon-shaped material at an elongation of at least approximately 10 % and stretching at a temperature not higher than about -75 ° C such that the material has a martensite phase of at least about 50% by volume and an austenite phase of at least about 10% by volume. In the method according to the invention, the advantages of deformation at low temperatures remain with regard to the tensile spring
709823/0767709823/0767
stigkeit erhalten, während gleichzeitig Schmiermittel überflüssig werden, die Zugfestigkeitseigenschaften von ihrer Abhängigkeit von Drahtdurchmesser und Bandstärke befreit werden sowie günstigere Werte für die Torsionsstreckgrenze und die Biegegrenze erreicht werden.strength while at the same time eliminating the need for lubricants, the tensile strength properties of their Exempt depending on wire diameter and tape thickness and more favorable values for the torsional yield strength and the bending limit can be achieved.
Eine endgültige Optimierung der Festigkeitseigenschaften wird erzielt, indem die Metallegierung einer herkömmlichen Alterung bei einer Temperatur im Bereich von ungefähr 350 C bis ungefähr 450 C unterworfen wird.A final optimization of the strength properties is achieved by subjecting the metal alloy to conventional aging at a temperature in the range of about 350C is subjected to about 450 ° C.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen die Figuren 1 und 2 eine Seitenansicht und einen Teilquerschnitt einer Vorrichtung, mittels deren der vorstehend genannte Reckvorgang ausgeführt werden kann.The invention is described below on the basis of preferred exemplary embodiments explained in more detail. In the accompanying drawings, Figures 1 and 2 show a side view and a Partial cross-section of a device by means of which the aforementioned stretching process can be carried out.
Die Legierungen, bei denen das vorstehend erläuterte Verfahren anwendbar ist, sind herkömmliche Legierungen. Dieeinzigen Voraussetzungen bestehen darin, daß sie bei Durchführung der Verformung der Definition von austenitisch entsprechen■ müssen und daß ihre Md-Temperaturen nicht höher als ungefähr 1OO C sowie ihre Ms-Temperaturen nicht höher als ungefähr -100° liegen.The alloys to which the above method is applicable are conventional alloys. The only ones The prerequisites are that they correspond to the definition of austenitic when performing the deformation must and that their Md temperatures are not higher than approximately 100 C and their Ms temperatures no higher than approximately -100 °.
Das Recken stellt eine mechanische Verformung dar, die in dem Bereich der plastischen Verformung stattfindet. Es kannStretching is a mechanical deformation that occurs in the area of plastic deformation takes place. It can
709823/0787709823/0787
- 1/r -- 1 / r -
Afc,Afc,
mit herkömmlichen Reckverfahren und Reckvorrichtungen gearbeitet werden, die sich für ein einachsiges Recken eignen.worked with conventional stretching methods and stretching devices that are suitable for uniaxial stretching.
Die Verformung muß ausreichend groß sein, um für die angegebenen Prozentsätze von Martensit .und Austenit zu sorgen, die zunächst an Hand von herkömmlichen Analyseverfahren, beispielsweise Röntgenbeugung oder magnetischen Messungen, und dann auf der Grundlage von Erfahrungswerten bestimmt werden, die bei den verschiedenen Legierungen im Falle der Verformung in den angegebenen Temperaturbereichen erzielt werden. Um die Verformung genauer zu definieren, ist diese als Dehnung angegeben. Es zeigte sich, daß bei den vorliegend verwendeten Werkstoffen die Verfestigungseffekte aus der beobachteten Verfestigung während eines einfachen Zugversuchs ermittelt werden können, wobei das Prinzip der "äquivalenten einachsigen" Dehnung oder "effektiven" Dehnung benutzt wird, wie dies beispielsweise in "Mechanical Metallurgy" von G.E. Dieter, Jr., veröffentlicht von der McGraw-Hill Book Company (1961), auf Seite 66 angegeben ist.The deformation must be large enough to provide the specified percentages of martensite. And austenite, the initially on the basis of conventional analysis methods, for example X-ray diffraction or magnetic measurements, and then be determined on the basis of empirical values used in the various alloys in the event of deformation can be achieved in the specified temperature ranges. To define the deformation more precisely, this is called elongation specified. It was found that in the case of the materials used in the present case, the hardening effects from the observed Solidification can be determined during a simple tensile test, using the principle of "equivalent uniaxial "stretching" or "effective" stretching is used, for example in "Mechanical Metallurgy" by G.E. Dieter, Jr., published by the McGraw-Hill Book Company (1961), on page 66.
Die bei der Verformung vorgesehene Mindestdehnung beträgt ungefähr 10 %. Hinsichtlich der prozentualen Dehnung besteht kein oberer Grenzwert mit der Ausnahme, daß in der Praxis bei einem bestimmten Punkt die Änderungen hinsichtlich des Mikrogefüges und der Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften minimal werden. Außerdem ergibt sich eine Grenze selbstverständlich im Hinblick auf einen Bruch des Werkstoffes. EsThe minimum elongation envisaged for the deformation is approximately 10 %. There is no upper limit on the percentage elongation, except that in practice at some point the changes in microstructure and strength and toughness properties will be minimal. In addition, there is of course a limit with regard to breakage of the material. It
709823/0767709823/0767
wird zweckmäßig mit einer Dehnung zwischen ungefähr 10 und ungefähr 60 % sowie vorzugsweise mit einer Dehnung zwischen ungefähr 20 und ungefähr 40 % gearbeitet.it is expedient to work with an elongation between approximately 10 and approximately 60 % and preferably with an elongation between approximately 20 and approximately 40 % .
Wie ausgeführt, umfaßt die bei dem Verfahren verwendete Ausgangslegierung mindestens ungefähr 95 Vol.% Austenit, während es sich bei dem Rest um Martensit handelt. Vorzugsweise liegen zwischen O und ungefähr 2 Vol.% Martensit und ungefähr 98 bis ungefähr 100 Vol.% Austenit in der Legierung vor. Die ν vorliegend genannten Legierungen sind bei normalen Temperaturen als stabil, d. h. als austenitisch stabil, zu betrachten .As stated, the parent alloy used in the process includes at least about 95 volume percent austenite with the remainder being martensite. Preferably lie between 0 and about 2 volume percent martensite and about 98 to about 100 volume percent austenite are present in the alloy. The ν Alloys mentioned in the present case are considered to be stable at normal temperatures, i. H. to be regarded as austenitically stable .
Die Temperatur, bei welcher das Recken durchgeführt wird, liegt unter ungefähr -75 C und vorzugsweise unter ungefähr -1OO C. Diese Temperaturen lassen sich erreichen, indem das Recken in flüssigem Stickstoff (Siedepunkt -196°C), flüssigem Sauerstoff (Siedepunkt -183°C), flüssigem Argon (Siedepunkt -186°C), flüssigem Neon (Siedepunkt -246°C), flüssigem Wasserstoff (Siedepunkt -252°C) oder flüssigem Helium. ·. (Siedepunkt -269 C) erfolgt. Vorzugsweise wird mit flüssigem Stickstoff gearbeitet. Ein Gemisch von Trockeneis und Methanol, Äthanol oder Aceton hat einen Siedepunkt von ungefähr -79 C und kann gleichfalls benutzt werden. Je niedriger die Temperatur liegt, desto weniger Dehnung ist für jedes Prozent Verbesserung der Zugfestigkeit erforderlich. Durch die Verformung wird dem Werkstoff Energie zugeführt; dies The temperature at which the stretching is carried out is below about -75 C and preferably below about -1OO C. These temperatures can be achieved by stretching in liquid nitrogen (boiling point -196 ° C), liquid oxygen (boiling point -183 ° C), liquid argon (boiling point -186 ° C), liquid neon (boiling point -246 ° C), liquid hydrogen (boiling point -252 ° C) or liquid helium. ·. (Boiling point -269 C) takes place. Liquid nitrogen is preferably used. A mixture of dry ice and methanol, ethanol or acetone has a boiling point of about -79 C and can also be used. The lower the temperature, the less elongation is required for each percent improvement in tensile strength. The deformation supplies the material with energy; this
709823/0767709823/0767
hat einen Temperaturanstieg zur Folge, so daß man in einen Bereich oberhalb ungefähr -75 C gelangen kann. Dadurch wird das Verfahren nicht beeinträchtigt, vorausgesetzt, daß die Verformung vor dem Temperaturanstieg erfolgt. Das Herunterkühlen auf die angegebenen niedrigen Temperaturen kann vor dem Zeitpunkt der Verformung oder gleichzeitig mit dieser erfolgen. Je enger die Koordinierung zwischen diesen beiden Arbeitsvorgängen ist, desto rascher und damit auch wirtschaftlicher läßt sich das Verfahren durchführen.causes a rise in temperature, so that you are in a Range above approximately -75 C. This does not affect the procedure provided that the Deformation occurs before the temperature rise. Cooling down to the specified low temperatures can take place before at the time of deformation or at the same time as this. The closer the coordination between these two Operations, the faster and therefore more economical the process can be carried out.
Bei der Verformung, d. h. während des Reckens, wird das Mikrogefüge der Legierung merklich geändert, so daß mindestens 50 Vol.% in der Martensitphase und mindestens 10 Vol.% in der Austenitphase vorliegen. Die bevorzugten Bereiche gehen von ungefähr 60 bis ungefähr 90 Vol.% Martensit sowie ungefähr 10 bis ungefähr 40 Vol.% Austenit.When deforming, i. H. during stretching, the microstructure becomes of the alloy noticeably changed, so that at least 50% by volume in the martensite phase and at least 10% by volume in the austenite phase are present. The preferred ranges are from about 60 to about 90 volume percent martensite as well as about 10 to about 40 volume percent austenite.
Vorliegend wird das Mikrogefüge der Ausgangslegierung und . der nach Tieftemperaturverformung und Alterung erhaltenen Produkte stets als im wesentlichen aus Austenit und/oder Martensit in den genannten Prozentsätzen bestehend betrachtet. Möglicherweise andere vorhandene Phasen sind vorliegend nicht von Interesse, da sie, falls sie überhaupt existieren, weniger als ungefähr 1 Vol.% ausmachen und auf die Eigenschaften der Legierung nur geringen oder überhaupt keinen Einfluß-haben.In the present case, the microstructure of the starting alloy and. that obtained after low temperature deformation and aging Products are always considered to consist essentially of austenite and / or martensite in the stated percentages. Possibly other existing phases are not of interest here, since they, if they exist at all, make up less than about 1% by volume and have little or no effect on the properties of the alloy Have influence.
709823/0767709823/0767
Nach dem Recken wird die Legierung vorzugsweise künstlich gealtert, um die Festigkeitseigenschaften zu optimieren. Das Altern erfolgt auf herkömmliche Weise bei einer Temperatur im Bereich von ungefähr 350 C bis ungefähr 450 C und vorzugsweise im Bereich von ungefähr 375°C bis ungefähr 425°C, Die Alterungsdauer kann zwischen ungefähr 30 Minuten und ungefähr 1O Stunden liegen; vorzugsweise wird innerhalb eines Bereiches von ungefähr 3O Minuten bis ungefähr 2,5 Stunden gearbeitet. Herkömmliche Prüfverfahren werden benutzt, um die Temperatur und Zeitdauer zu bestimmen, die zu der höchsten Zugfestigkeit und Streckgrenze führen.After stretching, the alloy preferably becomes artificial aged to optimize strength properties. Aging takes place in a conventional manner at one temperature in the range of about 350 ° C to about 450 ° C and preferably in the range of about 375 ° C to about 425 ° C. The aging time can be between about 30 minutes and about 10 hours; preferably is within a range from about 30 minutes to about 2.5 Hours worked. Conventional test methods are used to determine the temperature and length of time that will result in the highest tensile strength and yield point.
Durch das Altern wird die Streckgrenze in der Regel stärker verbessert als die Zugfestigkeit. Damit die Legierung die höchsten Festigkextswerte erreicht, kann die Alterung bis zu einem Punkt durchgeführt werden, wo sich die Streckgrenze der Zugfestigkeit nähert. - . ■As a rule, the yield strength increases with aging better than the tensile strength. In order for the alloy to achieve the highest strength values, it can age up to to a point where the yield point approaches tensile strength. -. ■
Recken wird als Verformen von Werkstücken bezeichnet, bei denen eine Abmessung, die Längsabmessung, wesentlich größer als die beiden anderen Abmessungen ist, wie dies bei draht- oder bandförmigem Material der Fall ist. Bei der Verformung werden Kräfte in der Längsrichtung derart aufgebracht, daß im wesentlichen der gesamte Querschnitt des Werkstückes während des Verformens eine gleichförmige, einachsige Zugbeanspruchung erfährt. Die Zugbeanspruchungen sind von ausreichender Größe, um in dem Werkstück eine dauerhafte plastischeStretching is called the deformation of workpieces one dimension, the longitudinal dimension, is significantly larger than the other two dimensions, as is the case with wire or tape-shaped material is the case. When deforming forces are applied in the longitudinal direction such that substantially the entire cross-section of the workpiece during the deformation experiences a uniform, uniaxial tensile stress. The tensile loads are sufficient Size in order to have a permanent plastic in the workpiece
709823/0767709823/0767
Verformung herbeizuführen; das Aufbringen der Beanspruchung wird dabei als prozentuale Dehnung angegeben. Da sich der vorliegend verwendete Begriff "Recken" von anderen Verformungsverfahren, wie Ziehen und Walzen, unterscheidet, bei denen mehrachsige Beanspruchungen auftreten, wird der Begriff "einachsiges Recken" verwendet, um diesen Unterschied noch deutlicher hervorzuheben. Das in Längsrichtung erfolgende Strecken eines Drahtes, während dieser durch ein Ziehwerkzeug hindurchgezogen wird, erfolgt nämlich nicht nur unter dem Einfluß von Zugbeanspruchungen in der Zieh- oder Längsrichtung, sondern zusätzlich auf Grund von Druckbeanspruchungen in Richtungen, die quer zur Ziehrichtung verlaufen .Induce deformation; the application of the stress is given as a percentage elongation. Since the the term "stretching" used here from other deformation processes, such as pulling and rolling, where multi-axial loads occur, the term is used "uniaxial stretching" is used to emphasize this difference even more clearly. The one taking place in the longitudinal direction Stretching a wire while it is being pulled through a drawing tool is not just done under the influence of tensile stresses in the drawing or Longitudinal direction, but also due to compressive stresses in directions that run transversely to the direction of pull .
Zwei Werkstofformen sind bei dem vorliegenden Reckverfahren wegen ihrer Abmessungseigenschaften, d. h. der Längsabmessung, die wesentlich größer als die beiden anderen Abmessungen ist, von besonderem Interesse. Es handelt sich dabei um draht- und streifenförmiges Material, denen diese Abmessungseigenschaft gemeinsam ist. Bei dem vorliegenden Verformungsvorgang handelt es sich, wie ausgeführt, weder um einen Zieh- noch um einen Walzvorgang. Damit soll die Wichtigkeit des einachsigen Reckens hervorgehoben werden und sollen Verfahren ausgeschlossen werden, bei denen das Werkstück nicht gleichförmig verfestigt wird, d. h. bei denen eine hohe Verfestigung des außenliegenden Bereiches erfolgt, während der Kernbereich wesentlich weniger stark verfestigtThere are two forms of material in the present stretching process because of their dimensional characteristics, d. H. the longitudinal dimension, which is much larger than the other two dimensions is of particular interest. These are to wire- and strip-shaped material, which this dimensional property is common. In the present deformation process, as stated, it is neither a drawing or a rolling process. This is to emphasize the importance of uniaxial stretching and to exclude processes in which the workpiece is not solidified uniformly, i.e. H. at them a high degree of consolidation of the outer area takes place, while the core area consolidates much less strongly
709823/0767709823/0767
wird, wodurch die Zugfestigkeit des gezogenen Drahtes oder gewalzten Bandmaterials auf den Wert beschränkt wird, bei dem der außenliegende Bereich reißt oder bricht. Dieser Mangel von gezogenem Draht führt bei bestimmten Anwendungen, beispielsweise Schraubenfedern, wo die Verformungsfähigkeit von besonderem Interesse ist, zu weiteren Problemen. In diesem Falle muß der außenliegende Bereich ausreichend duktil sein, um, ohne zu brechen, um einen Dorn herumgewickelt werden zu können. Wegen der bevorzugten Verfestigung der Haut während des Ziehens wird diese jedoch brüchiger und weniger duktil, wodurch die Verformungsfähigkeit herabgesetzt wird.is, increasing the tensile strength of the drawn wire or rolled strip material is limited to the value at the outer area cracks or breaks. This lack Drawn wire results in certain applications, such as coil springs, where the deformability is of particular interest to other problems. In this case, the outer area must be sufficiently ductile so that it can be wound around a mandrel without breaking. Because of the preferential firming of the skin during drawing, however, it becomes more brittle and less ductile, as a result of which the deformability is reduced.
Das vorliegend beschriebene Tieftemperatur-Reckverfahren verbessert sowohl die Zugfestigkeit und die Verformungsfähigkeit als auch die Torsions- und Dauerbelastungseigenschaften.The low-temperature stretching process described herein is improved both tensile strength and deformability as well as torsional and permanent load properties.
Der Reckvorgang muß in dem angegebenen Temperaturbereich, d.h. bei einer Temperatur von weniger als -75 C1 durchgeführt werden und die angegebene Dehnung muß durch Recken erzielt werden, um die genannten günstigen Wirkungen zu erzielen. Im übrigen können für diesen Vorgang konventionelle Verfahren und Vorrichtungen eingesetzt werden.The stretching process must be carried out in the specified temperature range, ie at a temperature of less than -75 C 1 , and the specified elongation must be achieved by stretching in order to achieve the beneficial effects mentioned. Otherwise, conventional methods and devices can be used for this process.
Eine Ausführungsform einer Vorrichtung, die sich im Falle von Draht zur Durchführung der zweiten Stufe des Reckvorganges eignet, und das dabei verwendete Vorgehen seien an Hand der Figuren 1 und 2 erläutert. Das Verfahren wird in einemAn embodiment of a device that can be found in the case of wire to carry out the second stage of the stretching process suitable, and the procedure used will be explained with reference to FIGS. 1 and 2. The procedure is in one
709823/0767709823/0767
isolierten Behälter 10 durchgeführt, der bis zu einer gewissen Höhe H mit einem kryogenen Fluid, beispielsweise flüssigem Stickstoff, gefüllt ist. Die Fluidmenge ist dabei so gewählt, daß das Recken in vollständig eingetauchtem Zustand erfolgt. Der vorgedehnte Draht 12 wird von einer Vorratsspule 13 aus in den Behälter 1O geleitet und läuft um zwei Recktrommeln 14 und 15, die unterhalb der Fluidoberfläche in dem Behälter 1O drehbar gelagert sind. Die beiden Recktrommeln sind gleich aufgebaut; jede besteht aus zwei zylindrischen Rollen von unterschiedlichem Durchmesser. Ein Querschnitt der Recktrommel 14 entlang der Linie 2-2 der Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt. Wie gezeigt, sind Nuten vorgesehen, die den Draht führen, um ein Wandern des Drahtes zu verhindern. Die Außennut der Rolle 16 ist die von der Rolle 17 am weitesten entfernt liegende Nut. Die Innennut der Rolle 16 ist die der Rolle 17 benachbarte Nut. Die Innennut der Rolle 17 ist die der Rolle 16 benachbarte Nut. Die Außennut der Rolle 17 ist die von der Rolle 16 am weitesten entfernt liegende Nut. Der Durchmesser der kleinen Rolle ist mit DO bezeichnet, während der Durchmesser der großen Rolle mit D1 bezeichnet ist. Nach dem Eintreten in das kryogene Fluid wird der Draht 12 in Richtung der Pfeile entlang der Außennut der Rolle 16 der Recktrommel 14 um die Rolle 16 geführt und geht dann zur Außennut der Rolle 18 der Recktrommel 15. Der Draht verläuft dann zwischen den Rollen 16 und 18 in den dafür vorgesehenen Nuten hin und her zu den inneren Nuten, während er allmählich auf die TemperaturInsulated container 10 carried out, which is up to a certain height H with a cryogenic fluid, for example liquid nitrogen, filled. The amount of fluid is chosen so that the stretching takes place in the completely immersed state. The pre-stretched wire 12 is fed from a supply reel 13 into the container 1O and runs around two stretching drums 14 and 15, which are rotatably mounted below the fluid surface in the container 1O. The two stretching drums have the same structure; each consists of two cylindrical rollers of different diameters. A cross section of the stretching drum 14 along the line 2-2 in FIG. 1 is shown in FIG. As shown, grooves are provided to guide the wire to prevent migration of the wire. The outer groove of the roller 16 is the groove furthest away from the roller 17. The inner groove of the roller 16 is the groove adjacent to the roller 17. The inner groove of the roller 17 is the groove adjacent to the roller 16. The outer groove of the roller 17 is the groove furthest away from the roller 16. The diameter of the small roller is labeled DO, while the diameter of the large roller is labeled D1. After entering the cryogenic fluid , the wire 12 is guided around the roller 16 in the direction of the arrows along the outer groove of the roller 16 of the stretching drum 14 and then goes to the outer groove of the roller 18 of the stretching drum 15. The wire then runs between the rollers 16 and 16 18 in the grooves provided back and forth to the inner grooves, while gradually increasing the temperature
709823/0767709823/0767
des kryogenen Fluids heruntergekühlt wird. Die auf den Draht 12 einwirkende Zugkraft baut sich durch Reibung allmählich auf, !bis der Draht einen Punkt B der Innennut der Rolle 18 erreicht, von wo aus er zu dem Punkt C der Innennut der Rolle 17 der Recktronsnel 14 übergeht. Da beide Recktrommeln mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit rotieren, findet ein gleichförmiges Recken statt. Der Betrag der Reckung ist gleich —. Nach dem Punkt C läuft der Draht weiter von der Rolle 17 zur Rolle 19 von der Innennut zur Außennut ähnlich dem Fortschreiten entlang den Rollen 16 und 18. Dabei bewegt er sich allmählich zu den Außennuten, während die Zugkräfte abnehmen. "Nach Durchlaufen der Außennut der Rolle 19 verläßt der Draht 12 den Behälter 10; er wird auf der Aufwickelspule 21 aufgenommen.of the cryogenic fluid is cooled down. The one on the wire The tensile force applied builds up gradually due to friction until the wire reaches a point B of the inner groove of the roller 18, from where it goes to the point C of the inner groove of the roller 17 of the Recktronsnel 14 passes. Since both stretching drums with rotate at the same angular velocity, uniform stretching takes place. The amount of stretch is same -. After point C, the wire continues to run from roller 17 to roller 19 from the inner groove to the outer groove similarly the progression along the rollers 16 and 18. It gradually moves to the outer grooves, while the Reduce tensile forces. "After going through the outer groove of the roller 19 the wire 12 leaves the container 10; it is taken up on the take-up reel 21.
7 09 823/0 76 77 09 823/0 76 7
Beispiele 1-3Examples 1-3
Es wurde geglühter Draht aus rostfreiem Stahl AISI 3O2 verwendet, der die folgende chemische Zusammensetzung hat:Annealed wire made of stainless steel AISI 3O2 was used, which has the following chemical composition:
Element C
S
P
Mn Si Ni Cr Mo Cu V
Zr Ti Al Fe Element C
S.
P.
Mn Si Ni Cr Mo Cu V
Zr Ti Al Fe
insgesamtall in all
Gew.%Weight%
100,00100.00
Das Glühen erfolgt auf herkömmliche Weise, indem das Material auf eine Temperatur zwischen 98O°C und 1150°C erhitzt und dann rasch abgekühlt wird. ^'Annealing is done in a conventional manner by heating the material to a temperature between 980 ° C and 1150 ° C and then cooled rapidly. ^ '
In dem für das vorliegend beschriebene Verfahren geltendenIn the procedure that applies to the procedure described here
709823/0767709823/0767
Beispiel 1 wird der geglühte Draht bei einer Dehnung von 2O % unter flüssigem Stickstoff von -196°C gereckt, wobei die an Hand der Figuren 1 und 2 erläuterte Vorrichtung in der angegebenen Weise benutzt wird. Der Draht wird dann auf herkömmliche Weise 1,5 Stunden lang bei 400 C gealtert. Der Martensitgehalt des fertig verarbeiteten Drahtes des Beispiels 1 beträgt mindestens 60 Vol.%.Example 1 is the annealed wire at an elongation of 20% stretched under liquid nitrogen from -196 ° C, whereby the device explained with reference to FIGS. 1 and 2 is used in the manner indicated. The wire is then on conventionally aged at 400C for 1.5 hours. Of the Martensite content of the finished wire in the example 1 is at least 60% by volume.
Die Verarbeitung bei -196 C erfolgt in einem isolierten metallischen Dewar-Gefäß, das derart mit flüssigem Stickstoff gefüllt ist, daß die gesamte Probe in ein Bad aus flüssigem Stickstoff eingetaucht ist. Die Alterungsbehandlung geschieht in einem Ofen vom Typ Lindberg Modell 59744 in Luft. Es wird angenommen, daß die während des Alterns eintretende Oberflächenoxydation des Drahtes die resultierenden mechanischen Eigenschaften nicht beeinträchtigt. Die Temperatur schwankt entlang dem Draht um nicht mehr als' -10°C von der voreingestellten Temperatur.The processing at -196 C takes place in an insulated metallic Dewar vessel, which is filled with liquid nitrogen in such a way that the entire sample is in a bath of liquid Is immersed in nitrogen. The aging treatment is carried out in a Lindberg model 59744 oven in air. It is believed that that occurs during aging Surface oxidation of the wire does not affect the resulting mechanical properties. The temperature does not fluctuate along the wire by more than -10 ° C from the preset temperature.
Die angegebenen Volumenprozente an Martensit wurden durch ein quantitatives Röntgenstrahlbeugungsverfahren ermittelt. Der Rest (bis zum Gesamtwert von 100 %) ist als aüstenitisch zu betrachten. Andere Phasen oder Verunreinigungen machen nicht mehr als 1 Vol.% aus und bleiben vorliegend unberücksichtigt. Alle Proben enthalten bei allen Beispielen vor dem Verformen mindestens 95 Vol.% Austenit.The indicated volume percent of martensite was determined by a quantitative X-ray diffraction method. The rest (up to the total value of 100 %) is to be regarded as austenitic. Other phases or impurities do not make up more than 1% by volume and are not taken into account here. In all examples, all samples contain at least 95% by volume of austenite before deformation.
709823/0767709823/0767
2So2Sun
Der Draht gemäß Beispiel 1 hat eine ausreichende Verformungsfähigkeit, da er um einen Dorn, dessen Durchmesser gleich dem Drahtenddurchmesser ist, ohne zu brechen herumgewickelt werden kann.The wire according to Example 1 has sufficient deformability, because it is wound around a mandrel, the diameter of which is equal to the wire end diameter, without breaking can be.
Zugversuche werden für alle Beispiele entsprechend dem ASTM-Verfahren E8 durchgeführt, während die Durchführung der Torsionsversuche in der vorstehend erläuterten Weise erfolgt. Tensile tests are carried out for all examples according to ASTM method E8 was carried out while the torsion tests were carried out in the manner outlined above.
Die Beispiele 2 und 3 stellen Vergleichsbeispiele dar, bei denen der geglühte Draht in bekannter Weise verarbeitet wird. Bei beiden Beispielen wird der Draht in herkömmlicher Weise auf seine volle Härte gezogen, was einer Dehnung von mindestens 75 % bei 21 °C entspricht. Der Draht wird dann in konventioneller Weise 1,5 Stunden lang bei 4OO°C gealtert, wie dies auch im Beispiel 1 der Fall ist. Es wird wieder davon ausgegangen, daß die während der Alterung eingetretene Oberflächenoxydation die erzielten mechanischen Eigenschaften nicht beeinträchtigt und daß, ebenso wie im Beispiel 1, die Temperatur um nicht mehr als -1O°C schwankt.Examples 2 and 3 are comparative examples which the annealed wire is processed in a known manner. In both examples, the wire is more conventional Pulled to its full hardness, which corresponds to an elongation of at least 75% at 21 ° C. The wire is then in Aged conventionally for 1.5 hours at 400 ° C, as is also the case in example 1. It is again assumed that the occurred during aging Surface oxidation does not affect the mechanical properties achieved and that, as in Example 1, the temperature does not fluctuate by more than -1O ° C.
Der Drahtenddurchmesser, die Zugfestigkeit, nach dem Altern, die Torsionsstreckgrenze nach dem Altern sowie das Verhältnis von Torsionsstreckgrenze zu Zugfestigkeit sind in der Tabelle zusammengestellt.The wire end diameter, the tensile strength, after aging, the torsional yield strength after aging and the ratio of torsional yield strength to tensile strength are in the Table compiled.
709823/0767709823/0767
Torsionsstreckgrenze Verhältnis zwischen 2%-Torsional yield strength ratio between 2% -
Drahtenddurch- ZugfestigkeitWire end penetration tensile strength
N/mm*N / mm *
5 % Torsionsstreckgrenze5 % torsional yield strength
N/mm zu ZugfestigkeitN / mm to Tensile Strength
1061 0,521061 0.52
978 O,34978 O, 34
992 O.4O992 O.4O
LeerseifeEmpty soap
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/637,392 US4042423A (en) | 1975-12-03 | 1975-12-03 | Method for providing strong wire and strip |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2654676A1 true DE2654676A1 (en) | 1977-06-08 |
| DE2654676B2 DE2654676B2 (en) | 1979-10-25 |
| DE2654676C3 DE2654676C3 (en) | 1980-07-17 |
Family
ID=24555725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2654676A Expired DE2654676C3 (en) | 1975-12-03 | 1976-12-02 | Process for improving the strength properties of wire or tape-shaped material |
Country Status (19)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4042423A (en) |
| JP (1) | JPS607002B2 (en) |
| AU (1) | AU2020376A (en) |
| BE (1) | BE849008A (en) |
| BR (1) | BR7608082A (en) |
| CA (1) | CA1060321A (en) |
| DD (1) | DD129035A5 (en) |
| DE (1) | DE2654676C3 (en) |
| DK (1) | DK542176A (en) |
| ES (1) | ES453888A1 (en) |
| FI (1) | FI763455A (en) |
| FR (1) | FR2333864A1 (en) |
| GB (1) | GB1508279A (en) |
| IL (1) | IL51036A (en) |
| MX (1) | MX145190A (en) |
| NL (1) | NL7613456A (en) |
| NO (1) | NO145664C (en) |
| PT (1) | PT65916B (en) |
| SE (1) | SE7612757L (en) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4180418A (en) * | 1973-09-11 | 1979-12-25 | Stahlwerke Peine-Salzgitter A.G. | Method of making a steel wire adapted for cold drawing |
| SE416408B (en) * | 1977-06-14 | 1980-12-22 | Fagersta Ab | ELECTRIC WIRE WITH A NICE CORRECT STRUCTURE AND WAY TO MAKE IT |
| JPS5948929B2 (en) * | 1977-06-28 | 1984-11-29 | 株式会社豊田中央研究所 | Manufacturing method for steel materials with high strength and excellent resistance to hydrogen-induced cracking |
| US4161415A (en) * | 1978-02-01 | 1979-07-17 | Union Carbide Corporation | Method for providing strong wire |
| US4289006A (en) * | 1979-01-08 | 1981-09-15 | Illinois Tool Works Inc. | Apparatus for producing threaded self-tapping stainless steel screws |
| US4295351A (en) * | 1979-01-08 | 1981-10-20 | Illinois Tool Works Inc. | Self-tapping stainless steel screw and method for producing same |
| US4204885A (en) * | 1979-03-21 | 1980-05-27 | Union Carbide Corporation | Method for providing strong wire |
| US4281429A (en) * | 1979-11-09 | 1981-08-04 | Union Carbide Corporation | Method for making fasteners |
| JPS6053726B2 (en) * | 1981-07-31 | 1985-11-27 | 新日本製鐵株式会社 | Method for manufacturing austenitic stainless steel sheets and steel strips |
| FR2567151B1 (en) * | 1984-07-04 | 1986-11-21 | Ugine Aciers | METHOD FOR MANUFACTURING MARTENSITIC STAINLESS STEEL BARS OR MACHINE WIRE AND CORRESPONDING PRODUCTS |
| JPH0731939B2 (en) * | 1985-10-11 | 1995-04-10 | 住友電気工業株式会社 | High strength, highly flexible conductor |
| JP3311427B2 (en) | 1993-06-18 | 2002-08-05 | 株式会社デンソー | Composite magnetic member, method for producing the same, and solenoid valve using the composite magnetic member |
| FR2711149A1 (en) | 1993-10-15 | 1995-04-21 | Michelin & Cie | Stainless steel wire for tire casing carcass. |
| FR2725730A1 (en) * | 1994-10-12 | 1996-04-19 | Michelin & Cie | STAINLESS STEEL WIRE FOR STRENGTHENING THE SUMMIT OF PNEUMATIC ENVELOPES |
| FR2759709B1 (en) * | 1997-02-18 | 1999-03-19 | Ugine Savoie Sa | STAINLESS STEEL FOR THE PREPARATION OF TREWNED WIRE, ESPECIALLY OF PNEUMATIC REINFORCEMENT WIRE AND PROCESS FOR MAKING THE SAID WIRE |
| CA2331483A1 (en) * | 2000-01-20 | 2001-07-20 | Edwin C. Bailey | High tensile strength stainless steel screen and method of making thereof |
| US6537396B1 (en) | 2001-02-20 | 2003-03-25 | Ace Manufacturing & Parts Company | Cryogenic processing of springs and high cycle rate items |
| DE102013104298B4 (en) * | 2013-04-26 | 2016-06-09 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Low-temperature roll forming |
| CN106111777B (en) * | 2016-08-16 | 2017-12-22 | 王美燕 | A kind of hardware plate stretching device |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2395608A (en) * | 1943-12-10 | 1946-02-26 | United States Steel Corp | Treating inherently precipitationhardenable chromium-nickel stainless steel |
| GB683557A (en) * | 1950-05-24 | 1952-12-03 | Crane Co | Hardening of austenitic chromium-nickel steels by working at sub-zero temperatures |
| US2974778A (en) * | 1951-09-12 | 1961-03-14 | Bell Telephone Labor Inc | Low temperature drawing of metal wires |
| US3197851A (en) * | 1962-03-28 | 1965-08-03 | Arde Portland Inc | Method of forming a high tensile stength pressure vessel |
| US3255051A (en) * | 1962-07-25 | 1966-06-07 | Aerojet General Co | Method for strengthening iron base alloys |
| US3152934A (en) * | 1962-10-03 | 1964-10-13 | Allegheny Ludlum Steel | Process for treating austenite stainless steels |
| BE641389A (en) * | 1963-12-16 | |||
| US3473973A (en) * | 1965-05-13 | 1969-10-21 | Mitsubishi Atomic Power Ind | Process of treating stainless steels |
| US3486361A (en) * | 1967-07-20 | 1969-12-30 | Babcock & Wilcox Co | Strengthening of elongated metal sections |
| US3615921A (en) * | 1968-11-20 | 1971-10-26 | United Aircraft Corp | Process for strengthening alloys |
-
1975
- 1975-12-03 US US05/637,392 patent/US4042423A/en not_active Expired - Lifetime
-
1976
- 1976-11-15 SE SE7612757A patent/SE7612757L/en not_active Application Discontinuation
- 1976-11-19 CA CA266,098A patent/CA1060321A/en not_active Expired
- 1976-12-01 FI FI763455A patent/FI763455A/fi not_active Application Discontinuation
- 1976-12-02 AU AU20203/76A patent/AU2020376A/en not_active Expired
- 1976-12-02 DE DE2654676A patent/DE2654676C3/en not_active Expired
- 1976-12-02 ES ES453888A patent/ES453888A1/en not_active Expired
- 1976-12-02 NO NO764114A patent/NO145664C/en unknown
- 1976-12-02 MX MX167253A patent/MX145190A/en unknown
- 1976-12-02 DD DD7600196089A patent/DD129035A5/en unknown
- 1976-12-02 PT PT65916A patent/PT65916B/en unknown
- 1976-12-02 JP JP51144068A patent/JPS607002B2/en not_active Expired
- 1976-12-02 GB GB50213/76A patent/GB1508279A/en not_active Expired
- 1976-12-02 FR FR7636335A patent/FR2333864A1/en active Granted
- 1976-12-02 BE BE172924A patent/BE849008A/en unknown
- 1976-12-02 NL NL7613456A patent/NL7613456A/en unknown
- 1976-12-02 DK DK542176A patent/DK542176A/en unknown
- 1976-12-02 BR BR7608082A patent/BR7608082A/en unknown
- 1976-12-02 IL IL51036A patent/IL51036A/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2333864A1 (en) | 1977-07-01 |
| CA1060321A (en) | 1979-08-14 |
| IL51036A0 (en) | 1977-02-28 |
| US4042423A (en) | 1977-08-16 |
| PT65916A (en) | 1977-01-01 |
| BE849008A (en) | 1977-06-02 |
| JPS5268814A (en) | 1977-06-08 |
| JPS607002B2 (en) | 1985-02-21 |
| ES453888A1 (en) | 1977-11-16 |
| DE2654676C3 (en) | 1980-07-17 |
| NL7613456A (en) | 1977-06-07 |
| FI763455A (en) | 1977-06-04 |
| MX145190A (en) | 1982-01-13 |
| SE7612757L (en) | 1977-06-04 |
| FR2333864B1 (en) | 1980-09-12 |
| DD129035A5 (en) | 1977-12-28 |
| DK542176A (en) | 1977-06-04 |
| PT65916B (en) | 1978-06-12 |
| IL51036A (en) | 1979-05-31 |
| NO145664B (en) | 1982-01-25 |
| DE2654676B2 (en) | 1979-10-25 |
| BR7608082A (en) | 1977-11-22 |
| AU2020376A (en) | 1978-06-08 |
| NO145664C (en) | 1982-05-05 |
| NO764114L (en) | 1977-06-06 |
| GB1508279A (en) | 1978-04-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2654676C3 (en) | Process for improving the strength properties of wire or tape-shaped material | |
| DE2654702C3 (en) | Method for improving the strength and toughness properties of an austenitic steel alloy | |
| DE602004008917T2 (en) | HIGH-FIXED HOT-ROLLED STEEL PLATE WITH OUTSTANDING FORMFIXING PROPERTIES AND RELATED MANUFACTURING METHOD | |
| DE2408388A1 (en) | WIRE DRAWN UNDER TWIST, AND THE METHOD AND DEVICE FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
| EP1918403B1 (en) | Process for manufacturing steel flat products from a steel forming martensitic structure | |
| DE4031119A1 (en) | STEEL ALLOY TIRE CORD AND ITS HEAT TREATMENT PROCESS | |
| DE1508416A1 (en) | Process for the production of steel parts | |
| EP2840159B1 (en) | Method for producing a steel component | |
| WO2008052917A1 (en) | Method for manufacturing flat steel products from a steel forming a complex phase structure | |
| DE3012188C2 (en) | ||
| DE2245520A1 (en) | METHOD FOR TREATMENT OF FERROUS JOINTS | |
| DE3238718A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING A TWO-PHASE ROLLED STEEL PRODUCT AND PRODUCTS PRODUCED HEREFULLY | |
| DE3000910C2 (en) | ||
| DE2219275C3 (en) | Process for producing a columnar crystal structure and device for carrying out the process | |
| DE102018121709A1 (en) | METHOD FOR HEAT TREATMENT OF STEEL | |
| DE102007039013B3 (en) | Production process for surface-decarbonized hot-rolled strip involves making strip, heating to decarbonizing heat, retaining in carbon-free atmosphere and cooling | |
| DE1602371A1 (en) | Process for the manufacture of a long product, such as a wire, a cable or a rod, made of carbon steel, with high breaking and tensile strength, as well as products manufactured according to this process | |
| DE2657435A1 (en) | PROCESS FOR IMPROVING THE PHYSICAL PROPERTIES OF A LOW ALLOY STEEL | |
| DE3702634A1 (en) | STEEL PIN FOR A FASTENING AGENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
| WO2008052920A1 (en) | Method for manufacturing flat steel products from a multiphase steel alloyed with aluminum | |
| DE3507124A1 (en) | Oil-drilling pipe welded by electric resistance welding, and method for the manufacture thereof | |
| DE1458464C3 (en) | Application of a heat treatment and stretch aging process to a steel | |
| DE2162533A1 (en) | Process for bringing steel to a state of high ductility and for deforming this steel | |
| KR810000407B1 (en) | Method for providing strang wire and strip | |
| DE2037889C3 (en) | Process for making metal thread |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |